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Modèle relationnel

Mohamed Nemiche

Filière

2012/2013

Modèle relationnel

1 FPO : IGE Nemiche, M

Modèle relationnel

2 FPO : IGE Nemiche, M

Table des matières

1. Introduction ................................................................................................ 3

1.1 Constat ................................................................................................. 4

2. Le Modèle relationnel ................................................................................. 7

2.1. Historique sur le Modèle Relationnel .................................................... 7

2.2. Notions de base ..................................................................................... 8

2.3. Concepts du Modèle Relationnel ........................................................... 9

2.4. Contraintes d'intĠgritĠ ................................................................... 11

3. Dépendance fonctionnelle et normalisation ............................................. 11

3.1 Intérêt de la normalisation ............................................................ 11

3.2 Notion de dépendance fonctionnelle ........................................... 15

3.3 Forme normales ............................................................................... 17

4. Edžercices d'application ......................................................................... 21

Modèle relationnel

3 FPO : IGE Nemiche, M

1. Introduction

Au cours des premières années d'utilisation des bases de données, le modèle

hiérarchique a été utilisé comme premier moyen de décrire une base de données de

manière plus humaine. Ensuite, le modèle réseau a particulièrement régné dans sa norme

Codasyl. Ainsi, au début des années 70, il semblait que le modèle à appliquer lors de la mise

en place de bases de données serait Codasyl et le serait pendant plusieurs années. Edgar Frank Codd définit cependant les bases du modèle relationnel à la fin des années

1960. En 1970, il publie l'article ΗUn modğle relationnel de donnĠes pour les grandes

banques de données partagées". Actuellement, cet article est l'un des plus influents de

l'histoire de l'informatique. C'est parce qu'il a défini les bases du modèle dit relationnel de

bases de données. Auparavant, le seul modèle théorique normalisé était le modèle Codasyl,

utilisé massivement dans les années 1970 comme paradigme du modèle réseau de base de données. Codd s'appuie sur les traǀaudž des mathĠmaticiens Cantor and Childs (dont la thĠorie des

ensembles est la véritable base du modèle relationnel). Selon Codd, les données sont

regroupées dans des relations (actuellement appelées tables), qui sont une structure qui

regroupe des données faisant référence à la même entité de manière organisée. De plus, les

relations structurent les données indépendamment de leur stockage réel sur l'ordinateur. Codd essayait essentiellement d'empêcher aux utilisateurs de la base de données d'avoir à apprendre les tenants et les aboutissants internes du système. C'est ce qui s'est passé avec

le modèle de réseau, dominant lorsque Codd a conçu le modèle relationnel, qui était plutôt

physique. Son approche était révolutionnaire en évitant les concepts du monde informatique dans son modèle.

Bien qu'il ait travaillé pour IBM, cette société n'a pas bien accueilli ses théories. En fait, IBM

a continué de travailler sur son système de gestion de base de données réseau IMS. Ce sont

Quelques années plus tard, le modèle a commencé à être utilisé de plus en plus, pour

finalement devenir le modèle de base de données le plus populaire. Aujourd'hui, presque

toutes les bases de données suivent ce modèle, bien que ces dernières années, les bases de

données dites NoSQL se soient montrées de plus en plus fortes. Elles se sont révélées très

efficaces dans les bases de données nécessitant une énorme quantité d'instructions. les données doit être absolument indépendante du modèle conceptuel. Si la manière de

stocker les données change (si le schéma physique change), il n'est pas nécessaire de

changer les schémas logiques. Cela permet aux utilisateurs de se concentrer sur les résultats

qu'ils souhaitent obtenir de la base de données, quelle que soit la manière dont les données

sont réellement stockées.

Modèle relationnel

4 FPO : IGE Nemiche, M

La flexibilité La base de données offre facilement différentes vues en fonction des

utilisateurs et des applications. La vision des données est adaptée à l'utilisateur qui en a

besoin.

L'uniformité Les structures logiques ont toujours une seule forme logique (les tables).

Autrement dit, gérer le modèle relationnel, c'est gérer les tables.

La simplicité Facilité de gestion (quelque peu discutable, mais certainement vraie si on

compare avec les systèmes de gestion de base de données antérieurs à ce modèle.

1.1 Constat

Comment gérer (mémoriser et traiter) un ensemble d'étudiants (n°, nom, prénom, groupe, filière...) ? La Première solution : l'utilisation des fichiers La difficulté est comment traiter les requêtes (répondre aux questions) suivantes ? n° de Youssef Alami ? les étudiants du groupe 51 ? A chaque nouvelle question, il faut écrire une nouvelle procédure. En plus il faut prendre en considération la structure des données stockées et du langage de programmation. Travailler directement sur un fichier présente plusieurs inconvénients : Manipulation de données lourde et compliquée. Il faut être expert en programmation Le programmeur doit connaître la localisation physique des fichiers, la structure Toute modification de la structure des enregistrements (ajout d'un champ par exemple) entraîne la réécriture de tous les programmes qui manipulent ces fichiers

Modèle relationnel

5 FPO : IGE Nemiche, M Solution: L'approche ͨ Bases de données »

Dupont

Symptomes : y

Turlututu : sqj

Symptomes : y

Turlututu : sdd

Analyses : xxx

Dupond

Turlututusqjsk

Symptom: yyyy

Analyses xxxx

Turlututudhjsd

Analyses :xx

Duipont

Turlututu : sq

Symptomyyyy

Analysesxxxx

Turlututudhjsd

Duhpon

Symptomes : yy

Analyses : xxxx

Symptomes : yy

SYSTEMES DE FICHIERS

Problèmes

¾ Difficultés de gestion

¾ Incohérence des données

¾ Coûts élevés

¾ Maintenance difficile

¾ Gestion de pannes ???

¾ Partage des données ???

¾ Confidentialité ???

BD

APPROCHE

BASE DE DONNEES

Modèle relationnel

6 FPO : IGE Nemiche, M

Définition (intuitive) : une base de donnĠes est un ensemble d'informations, (fichiers),

partagé par plusieurs utilisateurs. Ces informations sont interrogées et mises à jour par

l'intermĠdiaire d'un logiciel.

La Modélisation des données : consiste à organiser correctement les données et à éliminer

la redondance de données.

Système de Gestion de Bases de Données : est un logiciel qui gère un ensemble de

fonctionnalités en relation aǀec l'interrogation, la cohĠsion et le partage de donnĠes et

l'administration de la base de donnĠes.

GRANDES FONCTIONALITES D'UN SGBD

Concurrence

Gestion des pannes Indépendance

Physique

Gestion de la

confidentialité Gestion de la cohérence

Partage de

données

Langage de

manipulation BD

Modèle relationnel

7 FPO : IGE Nemiche, M Comme edžemple d'application on peut citer un système de gestion de la clientğle d'une

Définition : une base de données est un ensemble structuré de données (1) enregistrées

sur des supports accessibles par l'ordinateur (2) pour satisfaire simultanément plusieurs utilisateurs (3) de manière sélective (4) en un temps opportun(5). (1) : Organisation et description de données ; (2) : Stockage sur disque ; (3) : Partage des données ; (4) : Confidentialité ; (5) : Performance.

Modélisation et modèles

Définition (Modélisation) : Expression du monde réel observée en utilisant les concepts d'un

modèle de représentation. C'est une représentation de la partie du monde " utile » à

l'application.

Par exemple, la modĠlisation d'une ͨ personne » sera différente dans une application

Existe plusieurs modèles de représentation.

1960 Modèle hiérarchique, modèle réseau.

1970 Modèle relationnel

1990 Modèle objet

2. Le Modèle relationnel

2.1. Historique sur le Modèle Relationnel

Conçu en 1970 par E.F CODD (alors chercheur chez IBM-SAN JOSE- CALIFORNIE), Ce modèle qui se développe le plus actuellement pour des raisons de simplicités de représentation. aux données tous les opérateurs ensemblistes et relationnels. Le grand apport de ce modèle est la normalisation des données. On peut citer aussi :

Modèle de description des informations

Fondement mathématique

Modğle associĠ ă l'algğbre relationnelle

Modèle relationnel

8 FPO : IGE Nemiche, M Le modèle relationnel repose sur quatre notions principales : le domaine, la relation, les dépendances fonctionnelles et la clé.

2.2. Notions de base

2.2.1. Notions de domaine, d'attribut

Ces attributs peuvent être :

- calculĠs ă partir d'autres attributs, - non calculables + élémentaires, + structurés Un domaine : ensemble fini ou infini de valeurs distinctes que peut prendre un attribut (entiers, booléens...). Un domaine peut être partagé par plusieurs attributs.

2.2.2 Notion de relation

Il y a deux façons de " voir » les choses :

1 Sue : Une relation est un sous-ensemble du produit cartésien

des domaines. correspondent aux attributs et les lignes aux occurrences lignes aux occurrences : Dans ce cas-là, en général, ils ne sont pas mémorisés. On garde les attributs

élémentaires.

Dans ce cas-là, en général, ils ne sont pas mémorisés. On garde la formule de calcul et les attributs élémentaires

Le modèle relationnel, en soi,

ne fait pas la différence entre les 3 !!!

Taille_moyenne = (mini+maxi) / 2

Modèle relationnel

9 FPO : IGE Nemiche, M

Relation Etudiants

2.2.3 Notion de clé

Clé : attribut ou ensemble d'attributs dont les valeurs identifient de manière unique chaque tuple de la relation.

N° Nom Prénom Adresse Filière

a12 Alami Yousef xx1 IGE a13 toto Mohamed yy1 Tourisme a14 titi Ali zz1 Cinema

Jamais de tuple en double !

Il existe donc toujours un identifiant : dans le cas le pire, c'est l'ensemble des attributs de la relation !

Il peut exister plusieurs identifiants

2.3. Concepts du Modèle Relationnel

Ex. : Produit (numProd, libellé, pu)

Un attribut est caractérisé par un nom Ai et un domaine noté dom(Ai), ensemble des valeurs possibles de Ai. nom prénom adresse filière

Un étudiant

Un autre étudiant

NB1 : L'ordre des lignes et des colonnes

est sans importance ;

Modèle relationnel

10 FPO : IGE Nemiche, M

Ex. : dom (pu) =] 0, 10000]

Valeur nulle (notée NULL) : valeur particulière indiquant que la valeur d'un attribut n'est pas connue ou que l'attribut ne s'applique pas. ex1. Cas un client dont on ignore la ddn. ex2. Cas d'un employé ne possédant pas de téléphone. telles que vi dom (Ai) ou vi = NULL <36, nokia, 500> est un tuple de la relation Produit.

EXEMPLE :

Soit la relation " Ouvrage » dans sa représentation tabulaire, elle se représente ainsi :

N°Ouvrage Titre Auteur Qte_ stock

5412 Le rêve Mexicain xxxx 120

7318 Le Parfum xxxx 57

8417 De près de loin xxxx 140

9003 Jour de silence à

Tanger xxxx 95

9075 L'aǀenir radieudž xxxx 110

Dans sa représentation en extension, la relation " Ouvrage » se représente ainsi : Ouvrage ( N°Ouvrage,Titre, Auteur, Qte_stock). Degré : Correspond audž nombres d'attributs de la relation. (La relation " Ouvrage » est de degré 4).

Valeur de l'attribut

" Qte_ stock »

OUVRAGE :

Nom de la relation

Ou table

Tuple ou

Occurrence de la

relation

Modèle relationnel

11 FPO : IGE Nemiche, M

Cardinalité : Elle reprĠsente le nombre de tuples ou d'occurrences ou de lignes de la relation.

(La cardinalité de " Ouvrage » est 5). L'intention d'une relation est définie par son schéma : nom de la relation liste des attributs + domaines contraintes d'intĠgritĠ

Exemple :

Produit (numProd : nombre entier, libellé : chaîne de caractères, pu : nombre réel)

Deux contraintes :

1) clé primaire : numProd

2) 0 < pu 10 000

2.4. Contraintes d'intĠgritĠ

Clé d'une relation ͗ Groupe d'attributs minimum qui identifie de manière unique un tuple

dans une relation. Toute relation doit aǀoir au moins une clĠ documentĠe, c'est la clé

primaire. o ex. numProd : clé primaire de Produit. Dans ce support la clé primaire est soulignée dans le schéma. o ex. Produit (numProd, libellé, pu)

ClĠ Ġtrangğre d'une relation ͗ attribut(s) constituant la clĠ primaire d'une autre relation. Les

clés étrangères définissent les CI référentielles. Notation : la clé étrangère est en italique dans le schéma.

Contraintes liées au domaine : les données doivent vérifier certaines conditions pour être

cohérentes. o ex. pu >0 ET pu 10000

3. Dépendance fonctionnelle et normalisation

Un des buts de la normalisation est de passer d'une ͨ grosse » relation à un ensemble de plus petites, plus " propres ».

3.1 Intérêt de la normalisation

- de redondance - de stockage. - ajout conditionnel d'informations,

Modèle relationnel

12 FPO : IGE Nemiche, M Considérons une extension de la relation Étudiants

Nom Prénom Code Filière Filière

Relation Etudiants 1 Clé étrangère

Nom Prénom Code Filière

Alami Ali IGE

Slaoui Rachid IGE

Nasri Hind IGE

Belhaj Amina IGE

Ouhbi Fouad IGE

Relation Filière

Code Filière Filière

en quelque sorte.

Ajout conditionnel

Reprenons l'edžtension prĠcĠdente de la relation tudiants

Nom Prénom Code Filière Filière

Alami Ali IGE Informatique et gestion d'entreprise - suppression superflue d'informations, - modification rĠpĠtitiǀe d'informations redondance

Modèle relationnel

13 FPO : IGE Nemiche, M

Supposons que l'on ǀienne de connaŠtre l'edžistence d'un autre Ġtudiant, par edžemple Ait

Taleb Samir de la filière Techniques cinématographiques (TECC).

Etape n°1

Relation Filière

Code Filière Filière

TECC Techniques Cinématographiques

Après normalisation, la nouvelle filière sera enregistrée avant même le premier étudiant ...

Etape n°2

Relation Etudiants 1

Nom Prénom Code Filière

Alami Ali IGE

Slaoui Rachid IGE

Nasri Hind IGE

Belhaj Amina IGE

Ouhbi Fouad IGE

Ait Taleb Samir TECC

Suppression superflue

Reprenons notre extension favorite de la relation Étudiants ajoutons-y l'information concernant Ait Taleb.

Nom Prénom Code Filière Filière

Slaoui Rachid IGE Informatique et gestion d'entreprise Ait Taleb Ali TECC Techniques Cinématographiques

Modèle relationnel

14 FPO : IGE Nemiche, M

Supposons maintenant que cet étudiant soit le seul de la filière TECC dans la base de

données. Supprimer les informations concernant le Ait Taleb nous fait OBLIGATOIREMENT perdre celles sur la filière suppression de l'Ġtudiant Î suppression de la filière !!

Relation Etudiants 1

Nom Prénom Code Filière

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